(57)【要約】【課題】本発明は、薄膜形成技術を用いて形成された圧電素子を備えた圧電薄膜振動子およびその製造方法、並びにそれを用いた駆動装置および圧電モータに関し、低コストで良好な圧電特性が得られる圧電薄膜振動子およびその製造方法、並びにそれを用いた駆動装置および圧電モータを提供することを目的とする。【解決手段】たわみ進行波を発生させるレゾネータ４と、レゾネータ４上に形成された下部電極３と、下部電極３上にエピタキシャル成長により形成された圧電薄膜２と、圧電薄膜２上に形成された上部電極部１および上部電極部１１とを有するように構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
進行波を発生させるレゾネータと、
前記レゾネータ上に形成された第１の電極と、
前記第１の電極上にエピタキシャル成長により形成された圧電薄膜と、
前記圧電薄膜上に形成された複数の第２の電極と
を有することを特徴とする圧電薄膜振動子。
【請求項２】
請求項１記載の圧電薄膜振動子において、
前記圧電薄膜はチタン酸ジルコン酸鉛で形成されていること
を特徴とする圧電薄膜振動子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の圧電薄膜振動子において、
前記レゾネータはシリコン単結晶で形成されていること
を特徴とする圧電薄膜振動子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧電薄膜振動子において、
前記複数の第２の電極は円周状に配置されていること
を特徴とする圧電薄膜振動子。
【請求項５】
請求項４記載の圧電薄膜振動子において、
前記複数の第２の電極の形状は扇形であること
を特徴とする圧電薄膜振動子。
【請求項６】
請求項４記載の圧電薄膜振動子において、
前記複数の第２の電極の形状は台形であること
を特徴とする圧電薄膜振動子。
【請求項７】
請求項４記載の圧電薄膜振動子において、
前記複数の第２の電極の形状は矩形であること
を特徴とする圧電薄膜振動子。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の圧電薄膜振動子と、
隣り合う前記複数の第２の電極に位相が半周期ずれた交流電圧を印加する交流電源と
を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項９】
請求項８記載の駆動装置を備えたステータと、
前記圧電薄膜振動子上に配置されたロータと
を有することを特徴とする圧電モータ。
【請求項１０】
単結晶基板上に金属薄膜をエピタキシャル成長して第１の電極を形成し、
前記第１の電極上に圧電薄膜をエピタキシャル成長して成膜し、
前記圧電薄膜上に金属薄膜を成膜し、
前記金属薄膜を所定の形状にパターニングして複数の第２の電極を形成すること
を特徴とする圧電薄膜振動子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の圧電薄膜振動子の製造方法において、
前記複数の第２の電極の形成にフォトリソグラフィ法を用いること
を特徴とする圧電薄膜振動子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の圧電薄膜振動子の製造方法において、
前記単結晶基板の裏面を研削して前記単結晶基板の膜厚を薄くしてレゾネータを形成すること
を特徴とする圧電薄膜振動子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の圧電薄膜振動子の製造方法において、
前記複数の第２の電極の形成後に前記単結晶基板の裏面を研削すること
を特徴とする圧電薄膜振動子の製造方法。
【請求項１４】
請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の圧電薄膜振動子の製造方法において、
前記複数の第２の電極を円周状に配置すること
を特徴とする圧電薄膜振動子の製造方法。
【請求項１５】
請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の圧電薄膜振動子の製造方法において、
前記圧電薄膜振動子はサンドブラストで加工することを特徴とする圧電薄膜振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜形成技術を用いて形成された圧電素子を備えた圧電薄膜振動子およびその製造方法、並びにそれを用いた駆動装置および圧電モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子の圧電効果を利用した圧電振動子は、超音波モータ（圧電モータ）や圧電アクチュエータなどに用いられている。圧電素子は一般に、一対の電極と電極間に狭持された圧電体とを有している。圧電体には、例えば圧電セラミックスが用いられている。
【０００３】
しかしながら、圧電セラミックスを用いた圧電素子は体積や膜厚が増大してしまうという問題を有している。圧電体の体積および膜厚が増大してしまうと、圧電素子から十分な出力を得るには高い駆動電圧を印加する必要が生じる。高い駆動電圧を印加すると、圧電素子が破壊されやすくなる。さらに、圧電セラミックスから分離した圧電セラミックスの粉の欠落が発生しやすく、欠落した圧電セラミックスの粉が圧電振動子を傷つけ、故障の原因となりやすいという問題がある。
【０００４】
上記の問題を解決する方法として、蒸着装置やスパッタリング装置、あるいはＣＶＤ装置などを用いて圧電体を形成する薄膜形成技術が知られている。圧電体に圧電薄膜を用いると素子厚を薄くできるので、印加電圧を小さくすることが可能となり圧電素子全体の小型化を図ることができる。
【０００５】
圧電薄膜を用いた圧電薄膜振動子はたわみ進行波を発生させる例えばシリコン基板で形成されたレゾネータと、レゾネータ上に形成された下部電極と、下部電極上に形成された圧電薄膜と、圧電薄膜上に形成された上部電極とを有している。圧電素子に所定の交流電圧を印加することによってレゾネータにたわみ進行波を発生させることができる。
【０００６】
しかしながら、圧電薄膜中に粒界や欠陥があると良好な圧電特性が得られないだけでなく、経時変化による圧電特性の劣化が発生しやすいという問題がある。
【０００７】
また、従来の圧電セラミックスや圧電薄膜で形成された圧電体では、圧電体に所望の圧電特性を生じさせるために、圧電素子の形成後に圧電体に直流電圧を印加して圧電体の自発分極の方向を揃える分極処理工程が必要になる。そのため、圧電素子の製造工程が煩雑になり、製造コストも高くなるという問題がある。
【０００８】
【特許文献１】特開平９―２２３８２４号公報
【特許文献２】特開２０００−３３２５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、低コストで良好な圧電特性が得られる圧電薄膜振動子およびその製造方法、並びにそれを用いた駆動装置および圧電モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、進行波を発生させるレゾネータと、前記レゾネータ上に形成された第１の電極と、前記第１の電極上にエピタキシャル成長により形成された圧電薄膜と、前記圧電薄膜上に形成された複数の第２の電極とを有することを特徴とする圧電薄膜振動子によって達成される。
【００１１】
上記本発明の圧電薄膜振動子において、前記圧電薄膜はチタン酸ジルコン酸鉛で形成されていることを特徴とする。
【００１２】
上記本発明の圧電薄膜振動子において、前記レゾネータはシリコン単結晶で形成されていることを特徴とする。
【００１３】
上記本発明の圧電薄膜振動子において、前記複数の第２の電極は円周状に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
上記本発明の圧電薄膜振動子において、前記複数の第２の電極の形状は扇形であることを特徴とする。
【００１５】
上記本発明の圧電薄膜振動子において、前記複数の第２の電極の形状は台形であることを特徴とする。
【００１６】
上記本発明の圧電薄膜振動子において、前記複数の第２の電極の形状は矩形であることを特徴とする。
【００１７】
また、上記目的は、上記本発明の圧電薄膜振動子と、隣り合う前記複数の第２の電極に位相が半周期ずれた交流電圧を印加する交流電源とを有することを特徴とする駆動装置によって達成される。
【００１８】
また、上記目的は、上記本発明の駆動装置を備えたステータと、前記圧電薄膜振動子上に配置されたロータとを有することを特徴とする圧電モータによって達成される。
【００１９】
また、上記目的は、単結晶基板上に金属薄膜をエピタキシャル成長して第１の電極を形成し、前記第１の電極上に圧電薄膜をエピタキシャル成長して成膜し、前記圧電薄膜上に金属薄膜を成膜し、前記金属薄膜を所定の形状にパターニングして複数の第２の電極を形成することを特徴とする圧電薄膜振動子の製造方法によって達成される。
【００２０】
上記本発明の圧電薄膜振動子の製造方法において、前記複数の第２の電極の形成にフォトリソグラフィ法を用いることを特徴とする。
【００２１】
上記本発明の圧電薄膜振動子の製造方法において、前記単結晶基板の裏面を研削して前記単結晶基板の膜厚を薄くしてレゾネータを形成することを特徴とする。
【００２２】
上記本発明の圧電薄膜振動子の製造方法において、前記複数の第２の電極の形成後に前記単結晶基板の裏面を研削することを特徴とする。
【００２３】
上記本発明の圧電薄膜振動子の製造方法において、前記複数の第２の電極を円周状に配置することを特徴とする。
【００２４】
上記本発明の圧電薄膜振動子の製造方法において、前記圧電薄膜振動子はサンドブラストで加工することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、低コストで良好な圧電特性が得られる圧電薄膜振動子およびその製造方法、並びにそれを用いた駆動装置および圧電モータが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の一実施の形態による圧電薄膜振動子およびその製造方法、並びにそれを用いた駆動装置および圧電モータについて図１乃至図８を用いて説明する。図１は本実施の形態による圧電薄膜振動子の構成を示す斜視図である。図２は、本実施の形態による圧電薄膜振動子６の平面図である。また、図３は図２のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図４は図２のＢ−Ｂ線で切断した断面を模式的に示した図である。図１乃至図３に示すように本実施の形態による圧電薄膜振動子６は、シリコン単結晶基板で形成された、たわみ進行波を発生させるレゾネータ４と、レゾネータ４上に形成された下部電極（第１の電極）３と、下部電極３上にエピタキシャル成長により形成された圧電薄膜２と、圧電薄膜２上に形成された上部電極部１および上部電極部１１とを有している。
【００２７】
圧電薄膜振動子６は薄板状に形成されて、円形状の外周を有している。圧電薄膜振動子６の中央部には中心が圧電薄膜振動子６の外周円６ａの中心にほぼ一致する円形状の貫通孔５が形成されている。レゾネータ４上には下部電極３がエピタキシャル成長により形成されている。下部電極３上にはエピタキシャル成長により形成されたチタン酸ジルコン酸鉛などから構成される圧電薄膜２が形成されている。
【００２８】
圧電薄膜２上には上部電極部１および１１が形成されている。上部電極部１は同一形状の上部電極（第２の電極）１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを有している。同様に、上部電極部１１は上部電極１ａ〜１ｄと同一形状の上部電極（第２の電極）１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを有している。上部電極１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄおよび上部電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは圧電薄膜振動子６の外周円６ａ側がそれぞれ円弧状に形成された扇形の形状を有している。上部電極１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄおよび上部電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄはこの順に円周状に時計回りに配置されている。
【００２９】
上部電極１ａ〜１ｄの各隣接電極間には電極同士を絶縁するスリット１７が形成されている。圧電薄膜振動子６の中心（図２中、外周円６ａの中心）から半径方向に延びて上部電極１ａを２等分する仮想直線と上部電極１ｂを２等分する仮想直線とが成す角度θ１はほぼπ／５（ｒａｄ）になっている。同様に上部電極１ｂを２等分する仮想直線と上部電極１ｃを２等分する仮想直線との成す角度θ２はほぼπ／５になっている。また、上部電極１ｃを２等分する仮想直線と上部電極１ｄを２等分する仮想直線との成す角度θ３もほぼπ／５になっている。
【００３０】
上部電極１１ａ〜１１ｄの各隣接電極間には電極同士を絶縁するスリット１７が形成されている。圧電薄膜振動子６の中心（図２中、外周円６ａの中心）から半径方向に延びて上部電極１１ａを２等分する仮想直線と上部電極１１ｂを２等分する仮想直線とが成す角度θ５はほぼπ/５（ｒａｄ）になっている。同様に上部電極１１ｂを２等分する仮想直線と上部電極１１ｃを２等分する仮想直線との成す角度θ６はほぼπ／５になっている。また、上部電極１１ｃを２等分する仮想直線と上部電極１１ｄを２等分する仮想直線との成す角度θ７もほぼπ／５になっている。
【００３１】
上部電極１ｄを２等分する仮想直線と上部電極１１ａを２等分する仮想直線との成す角度θ４はほぼπ／２（ｒａｄ）になっている。すなわち角度θ４は角度θ１のほぼ２．５倍になっている。また上部電極１１ｄを２等分する仮想直線と上部電極１ａを２等分する仮想直線との成す角度θ８はほぼ３π／１０（ｒａｄ）になっている。すなわち角度θ８は角度θ１のほぼ１．５倍になっている。
【００３２】
上部電極１ｄと上部電極１１ａとの間隙には電極端子５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄおよび電極端子５７が形成されている。下部電極３上の圧電薄膜２を開口してコンタクトホール２４が形成され、電極端子５７がコンタクトホール２４を介して下部電極３に電気的に接続されている。下部電極３は電極端子５７を介してグランドに接続されている。
【００３３】
上部電極１ａ、１ｃは貫通孔５周囲近傍に形成された引き出し電極５３ａに電気的に接続されている。引き出し電極５３ａは電極端子５５ａに電気的に接続されている。上部電極１ｂ、１ｄは外周側に形成された引き出し電極５３ｂに電気的に接続されている。引き出し電極５３ｂは電極端子５５ｂに電気的に接続されている。
【００３４】
上部電極１１ａ、１１ｃは外周側に形成された引き出し電極５３ｄに電気的に接続されている。引き出し電極５３ｄは電極端子５５ｄに電気的に接続されている。上部電極１１ｂ、１１ｄは貫通孔５周囲近傍に形成された引き出し電極５３ｃに電気的に接続されている。引き出し電極５３ｃは電極端子５５ｃに電気的に接続されている。
【００３５】
ところで、エピタキシャル成長により形成される薄膜の結晶方位は下地の結晶方位と特定の関係にある方位に揃う。下部電極３はレゾネータ４であるシリコン単結晶基板の表面の（１００）面上にエピタキシャル成長により形成されている。下部電極３は＜１００＞方向に配向している。そして、下部電極３上に圧電薄膜２がエピタキシャル成長により形成されている。圧電薄膜２は＜００１＞方向に配向しており、ｃ面単一配向となっている。従って、圧電薄膜２の分極方向は圧電薄膜振動子６の基板面法線方向に揃っている（図４中、分極方向を矢の先端が下を向いている複数の矢印で模式的に示す）。圧電薄膜２の分極方向が所定の方向に揃っているため、良好な圧電特性の圧電薄膜２が得られるとともに、分極処理が不要になるので圧電素子の製造工程が簡素になり、低コストで高歩留まりで良好な圧電特性を備えた圧電薄膜振動子６が得られる。
【００３６】
さて、図４に示すように、下部電極３をグランド電位に維持して、上部電極１ａ、１ｃに正極性電圧（図４中、「＋」で示す）を印加すると、上部電極１ａ、１ｃと下部電極３との間の圧電薄膜２ａ、２ｃには、図４において矢の先端が向き合う２つの矢印で示すように圧縮力が生じる。これにより、レゾネータ４の圧電薄膜２ａ、２ｃ近傍は図４の下方に凸状に反る。一方、上部電極１ｂ、１ｄに負極性電圧（図４中、「−」で示す）を印加すると、上部電極１ｂ、１ｄと下部電極３との間の圧電薄膜２ｂ、２ｄには、図４において矢の先端が互いに逆方向を向く２つの矢印で示すように伸張力が生じる。これにより、レゾネータ４の圧電薄膜２ｂ、２ｄ近傍は図４の上方に凸状に反る。
【００３７】
逆に、上部電極１ａ、１ｃに負極性電圧を印加すると、上部電極１ａ、１ｃと下部電極３との間に形成された圧電薄膜２ａ、２ｃに伸張力が生じる。これにより、レゾネータ４の圧電薄膜２ａ、２ｃ近傍は図４の上方に凸状に反る。また、上部電極１ｂ、１ｄに正極性電圧を印加すると、上部電極１ｂ、１ｄと下部電極３との間に形成された圧電薄膜２ｂ、２ｄには圧縮力が生じる。これにより、レゾネータ４の圧電薄膜２ｂ、２ｄ近傍は図４の下方に凸状に反る。
【００３８】
円弧状に並ぶ上部電極１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに上述のように上部電極１ａ、１ｃと、上部電極１ｂ、１ｄとに互いに逆極性の電圧を印加することにより、レゾネータ４の上部電極１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに対応する領域には凹凸状のたわみが発生する。
【００３９】
上部電極１ａ、１ｃと下部電極３との間に実効値３．３Ｖの交流電圧Ｖ１＝Ａｓｉｎ（ωｔ）（Ｖ）（ここで、Ａは最大振幅、ωは角振動数、ｔは時間）を印加し、上部電極１ｂ、１ｄと下部電極３との間に交流電圧Ｖ２＝Ａｓｉｎ（ωｔ＋π）（Ｖ）を印加すると、圧電薄膜２ａ、２ｃには伸張力と圧縮力とが周波数ｆ１＝ω／２π（Ｈｚ）で繰り返されるたわみ振動が発生する。一方、圧電薄膜２ｂ、２ｄには圧電薄膜２ａ、２ｃでのたわみ振動と同じ周波数ｆ１で位相がπ（半周期）だけずれたたわみ振動が発生する。
【００４０】
これらのたわみ振動はレゾネータ４全体に伝播して、周波数ｆ１＝ω／２π（Ｈｚ）で圧電薄膜振動子６の基板面法線方向に振動する定在波となる。このとき、圧電薄膜振動子６の外周円６ａにおける定在波の波長は、外周円６ａの長さの１／５である。
【００４１】
一方、上部電極１１ａ、１１ｃと下部電極３との間に実効値３．３Ｖの交流電圧Ｖ３＝Ａｓｉｎ{ωｔ−（π／２）}（Ｖ）を印加し、上部電極１１ｂ、１１ｄと下部電極３との間にＶ４＝Ａｓｉｎ{ωｔ＋（π／２）}（Ｖ）を印加すると、上部電極１１ａ〜１１ｄと下部電極３との間の圧電薄膜２には周波数ｆ１＝ω／２π（Ｈｚ）で繰り返されるたわみ振動と、当該たわみ振動と同じ周波数ｆ１で位相がπだけずれたたわみ振動が発生する。
【００４２】
これらのたわみ振動はレゾネータ４全体に伝播して、周波数ｆ１＝ω／２π（Ｈｚ）で圧電薄膜振動子６の基板面法線方向に振動する定在波となる。このとき、圧電薄膜振動子６の外周円６ａにおける定在波の波長は、外周円６ａの長さの１／５である。
【００４３】
上部電極部１に印加される交流電圧で発生する定在波の位相と上部電極部１１に印加される交流電圧で発生する定在波の位相とはπ／２異なっている。位相がπ／２異なる２つの定在波の干渉により圧電薄膜振動子６全体にたわみ進行波が発生する。たわみ進行波の進行方向は圧電振動子６の円周方向（図２中、外周円６ａの半径方向と垂直な方向）である。
【００４４】
次に、本実施の形態による圧電薄膜振動子の製造方法について図５を参照して説明する。なお、図５では図３に示した圧電薄膜振動子６の断面の右半分を示す。
【００４５】
まず、蒸着装置のホルダに、Ｓｉ単結晶基板１４を（１００）面が露出するようにセットする（図５(ａ)を参照。）。ここで、基板表面１４ａは、鏡面仕上げのウエハを用い基板表面１４ａをエッチング洗浄しておくことが好ましい。具体的には、４０％フッ化アンモニウム水溶液等によりエッチング洗浄する。また、清浄化されたＳｉ単結晶基板１４は極めて反応性が高いため、所定の表面処理を施して、汚染などから保護することが好ましい。
【００４６】
次に、Ｓｉ単結晶基板１４の基板表面１４ａに、厚さ０．０１μｍのＺｒＯ２膜及び厚さ０．０４μｍのＹ２Ｏ３膜を順次エピタキシャル成長して酸化物膜を形成する（図５では不図示）。ここで、ＺｒＯ２膜は、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）で構成されたエピタキシャル膜であり、Ｙ２Ｏ３膜は、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）で構成されたエピタキシャル膜である。より具体的には、４００℃以上に加熱されたＳｉ単結晶基板１４の表面１４ａに、ガス供給装置によって得られる酸素雰囲気下で、Ｚｒ蒸発部からＺｒを、Ｙ蒸発部からＹを供給して、ＺｒＯ２膜及びＹ２Ｏ３膜を成膜する。このようにしてエピタキシャル成長されたＺｒＯ２膜の成長面は（００１）面となり、Ｙ２Ｏ３膜の成長面は（１００）面となる。
【００４７】
なお、基板面積が１０ｃｍ２以上、たとえば直径２インチの大きな単結晶基板面積に成膜する場合には、Ｓｉ単結晶基板１４をモータで回転させることにより、高酸素分圧を基板全面に供給することができ、大面積での膜作製が可能となる。このとき、基板の回転数は、１０ｒｐｍ以上であることが望ましい。回転数が遅いと基板面内で膜厚の分布が生じるためである。この基板の回転数の上限は特にないが、通常は真空装置の機構上１２０ｒｐｍ程度である。
【００４８】
次に、酸化物膜上に厚さ０．２μｍの金属薄膜をエピタキシャル成長させ、下部電極（第１の電極）３を形成する（図５（ｂ）参照）。より具体的には、上記酸素プラズマ環境下で、Ｓｉ単結晶基板１４の上面に、Ｐｔ蒸発部からＰｔを供給して、Ｐｔで構成される金属薄膜を成膜する。このようにしてエピタキシャル成長されたＰｔ金属薄膜は＜１００＞方向に配向している。
【００４９】
次に、下部電極３上に、厚さ０．０２μｍのＰＬＴ膜及び厚さ２．５μｍのＰＺＴ膜を順次エピタキシャル成長して圧電薄膜２を成膜する（図５（ｃ）参照）。ここで、ＰＬＴ膜は、Ｌａをドープしたチタン酸鉛（ＰＬＴ）で構成されたエピタキシャル膜であり、ＰＺＴ膜は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で構成されたエピタキシャル膜である。より具体的には、上記酸素プラズマ環境下で、加熱されたＳｉ単結晶基板１４の上面に、Ｔｉ蒸発部からＴｉを、Ｐｂ蒸発部からＰｂを、Ｌａ蒸発部からＬａを、Ｚｒ蒸発部からＺｒを選択的に供給して、ＰＬＴ膜及びＰＺＴ膜を成膜する。これらのＰＬＴ膜及びＰＺＴ膜はいずれも、その成長方向（厚さ方向）が＜００１＞方向であり、ｃ面単一配向している。つまり、この圧電薄膜２は、ペロブスカイト型結晶構造を有している。
【００５０】
次に、圧電薄膜２上に厚さ０．２μｍの金属薄膜４１をエピタキシャル成長させる（図５（ｄ）参照）。より具体的には、上記酸素プラズマ環境下で、Ｓｉ単結晶基板１４の上面に、Ｐｔ蒸発部からＰｔを供給して、Ｐｔで構成される金属薄膜４１を成膜する。
【００５１】
次に、フォトリソグラフィ法を用いて金属薄膜４１を所定の形状にパターニングして上部電極部１および上部電極部１１を形成する（図５（ｅ）参照。図５(ｅ)では上部電極１ｃのみ図示してある。）。より具体的には、金属薄膜４１上の全面にポジ型フォトレジストを塗布する。次いで、レジストをパターニングしてレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングマスクとして金属薄膜４１をエッチングし、上部電極部１および上部電極部１１を形成する。上部電極部１および上部電極部１１は円周状に配置される。
【００５２】
次に、中心部をサンドブラスト法またはフォトリソグラフィ法により研削して貫通孔５を形成する。さらに、シリコン単結晶基板１４の裏面をサンドブラスト法または研磨法、もしくはエッチング法により研削してシリコン単結晶基板１４の膜厚を５０μｍまで薄くしてレゾネータ４を形成する（図５（ｆ）参照）。以上のようにして、レゾネータ４上に、下部電極３、圧電薄膜２および上部電極部１と上部電極部１１が順次積層された圧電薄膜振動子６の作製が完了する。
【００５３】
次に、本実施の形態による駆動装置について図６を用いて説明する。図６は本実施の形態による駆動装置の構成を示している。図６に示すように本実施の形態による駆動装置は圧電薄膜振動子６と交流電源部５１とを有している。交流電源部５１は交流電源５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄを有している。
【００５４】
交流電源５１ａは電極端子５３ａを介して上部電極１ａ、１ｃに電気的に接続されている。交流電源５１ｂは電極端子５３ｂを介して上部電極１ｂ、１ｄに電気的に接続されている。交流電源５１ｄは電極端子５３ｄを介して上部電極１１ａ、１１ｃに電気的に接続されている。交流電源５１ｃは電極端子５３ｃを介して上部電極１１ｂ、１１ｄに電気的に接続されている。
【００５５】
本実施の形態による駆動装置は後述する圧電モータに用いられるだけでなく、圧電薄膜振動子６上に液体または気体（たとえば空気）の流体を介して着脱式の回転式記録メディアを取り付け、流体の介在によって非接触で当該メディアを回転させる駆動力を付与することもできる。流体はたわみ進行波の進行方向と逆方向に移動し、当該メディアは流体の回転移動方向に倣って回転する。
【００５６】
次に、本実施の形態による圧電モータについて図７を用いて説明する。図７は本実施の形態による圧電モータの構成を示す斜視図である。図７に示すように本実施の形態による圧電モータは本実施の形態による駆動装置（図７では圧電薄膜振動子６のみを図示してある）を備えたステータと、圧電薄膜振動子６上に配置されたロータ７とを有している。
【００５７】
ロータ７は薄板状に形成されて円形状の外周を有している。ロータ７の中央部にはロータ７の外周円７ａと中心がほぼ一致する円形状の貫通孔１５が形成されている。貫通孔５および貫通孔１５を不図示の円柱形状の軸（シャフト）が貫通し、ロータ７の回転軸は圧電薄膜振動子６の中心軸にほぼ一致している（図中、一点鎖線で示している）。本実施の形態による圧電モータでは圧電薄膜振動子６の上部電極部１形成面がロータ７と対向しているが、レゾネータ４形成面がロータ７と対向してもよい。
【００５８】
上述のように、位相がπ／２（ｒａｄ）異なる２つの定在波が干渉しあうことにより圧電薄膜振動子６全体にたわみ進行波が発生する。たわみ進行波の進行方向は圧電振動子６の円周方向（図７中、基板面内で外周円６ａの半径方向に直交する方向）である。圧電薄膜振動子６とロータ７とを圧接すると、ロータ７は摩擦により圧電薄膜振動子６に発生するたわみ進行波の進行方向と反対の方向に回転する。
【００５９】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、図８（ａ）に示す扇形の形状の上部電極１ａ〜１ｄおよび上部電極１１ａ〜１１ｄを例に挙げたが、本発明はこれに限らず、図８（ｂ）に示す台形状の上部電極２１および図８（ｃ）に示す矩形状の上部電極３１を用いた場合にももちろん適用できる。
【００６０】
上部電極に矩形状の上部電極３１を用いる場合、上部電極３１に印加される電圧によって発生する定在波の腹が矩形状の上部電極３１の内部に形成されることが好ましい。より好適には、定在波の腹が矩形状の上部電極３１の中心と一致することが好ましい。
【００６１】
さらに上記実施の形態では、上部電極部１および上部電極部１１が分離して形成された圧電薄膜振動子６を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、さらに圧電薄膜２が分離して形成された圧電薄膜振動子６にももちろん適用できる。
【００６２】
また、上記実施の形態では円板状のレゾネータで回転するたわみ進行波を発生させているが、本発明はこれに限られない、たとえば、薄板長方形状のレゾネータの一表面にエピタキシャル成長させた下部電極および圧電薄膜を形成し、その上に直線状に離散的に並ぶ上部電極を設けてもよい。こうすることにより、直線状に進行するたわみ進行波を発生させたリニア駆動を実現できる。
【００６３】
さらに、上記実施の形態ではレゾネータ４がシリコン単結晶基板で形成された圧電薄膜振動子６を例に説明したが、本発明はこれに限らず、Ｓｉとは異なる材料からなる単結晶基板で形成されたレゾネータ４を備えた圧電薄膜振動子６にももちろん適用できる。
【００６４】
さらに、上記実施の形態では上部電極部１、１１および下部電極３の材料としてＰｔが用いられた圧電薄膜振動子６を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、例えばＡｕ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｈ、ＣｕおよびＡｇからなる金属材料群のうち少なくとも１種類を含むものであってもいい。
【００６５】
さらに、上記実施の形態では圧電薄膜２としてＬａをドープしたチタン酸鉛（ＰＬＴ）で構成されたエピタキシャル膜上にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で構成されたエピタキシャル膜が形成された薄膜を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、チタン酸バリウムストロンチウムや、チタン酸鉛で構成されたエピタキシャル膜であってもいい。
【００６６】
さらに、上記実施の形態では、上部電極１ａ、１ｃは引き出し電極５３ａに電気的に接続され、上部電極１ｂ、１ｄは引き出し電極５３ｂに電気的に接続され、上部電極１１ａ、１１ｃは引き出し電極５３ｄに電気的に接続され、上部電極１１ｂ、１１ｄは引き出し電極５３ｃに電気的に接続されているが、本発明はこれに限らない。例えば、上部電極部１、１１および圧電薄膜２上の全面に絶縁膜を形成し、上部電極部１および１１のそれぞれの電極上の絶縁膜を開口してコンタクトホールを形成し、絶縁膜上に第１乃至第４の引き出し電極を形成し、上部電極１ａと１ｃとが第１の引き出し電極に、上部電極１ｂと１ｄとが第２の引き出し電極に、上部電極１１ａと１１ｃとが第３の引き出し電極に、上部電極１１ｂと１１ｄとが第４の引き出し電極にそれぞれコンタクトホールを介して電気的に接続されてもよい。
【００６７】
また、上部電極部１および１１と同層に形成された引き出し電極と、絶縁膜上に形成された引き出し電極とを併用してもよい。例えば、上部電極１ａ、１ｃおよび上部電極１１ｂ、１１ｄは上記実施の形態と同様に同層に形成された引き出し電極５３ａ、５３ｃに電気的に接続され、上部電極１ｂ、１ｄは絶縁膜上の貫通孔５近傍に形成された第１の引き出し電極に電気的に接続され、上部電極１１ａ、１１ｃは絶縁膜上の貫通孔５近傍に形成された第２の引き出し電極にコンタクトホールを介して電気的に接続されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施の形態による圧電薄膜振動子の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態による圧電薄膜振動子の構成を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施の形態による圧電薄膜振動子の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態による圧電薄膜振動子の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態による圧電薄膜振動子の製造方法を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態による駆動装置の構成を示す平面図である。
【図７】本発明の一実施の形態による圧電モータの構成を示す斜視図である。
【図８】本発明の一実施の形態による圧電薄膜振動子の上部電極の形状を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１、１１  上部電極部
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ  上部電極
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ  圧電薄膜
３  下部電極
４  レゾネータ
５  貫通孔
６  圧電薄膜振動子
６ａ  圧電薄膜振動子の外周円
７  ロータ
７ａ  ロータの外周円
１４  シリコン単基板
１４ａ  シリコン単基板表面
１７  スリット
２１  台形状の上部電極
３１  矩形状の上部電極
４１  金属薄膜
５１  交流電源部
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ  交流電源
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ  引き出し電極
５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄ、５７  電極端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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